Matlab的電路應(yīng)用基礎(chǔ)

1、.1Matlab的電路應(yīng)用的電路應(yīng)用王先鋒2009-10-09.2Outline簡(jiǎn)介安裝和使用常用命令電路上常用的方法例題.3Matlab簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 兩詞的前三個(gè)字母組合而成。那是20世紀(jì)七十年代后期的事：時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的Cleve Moler教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用庫(kù)程序的接口，此即萌芽狀態(tài)的MATLAB。在歐美大學(xué)里，諸如應(yīng)用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通信、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為內(nèi)容。這幾乎成了九十年代教科書與舊版書籍的區(qū)別性標(biāo)

2、志。在那里，MATLAB是攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用.4Matlab簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介cont.矩陣預(yù)算高等代數(shù)的幫手?jǐn)?shù)值解世界一流水平的數(shù)值計(jì)算函數(shù)庫(kù)復(fù)雜方程，超越方程模型庫(kù)電路，控制系統(tǒng)圖形的表現(xiàn)力更多應(yīng)用見help.5Matlab簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介cont.surfl(z);shading interp;colormap(pink);z=peaks(25);contour(z,16);colormap(hsv)x = 0:0.1:4;y

3、= sin(x.2).*exp(-x);stem(x,y)x = -2:.2:2;y = -1:.2:1;xx,yy = meshgrid(x,y);zz = xx.*exp(-xx.2-yy.2);px,py = gradient(zz,.2,.2);quiver(x,y,px,py,2);.6安裝和使用安裝和使用安裝文件見ftp啟動(dòng)MATLAB.7安裝和使用安裝和使用命令窗口簡(jiǎn)單的計(jì)算和命令M文件復(fù)雜計(jì)算和函數(shù).8常用命令常用命令計(jì)算相關(guān)計(jì)算相關(guān)最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法求 的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。（1）用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容 (12+2*(7-4)/32 （2）在

4、上述表達(dá)式輸入完成后，按【Enter】鍵，該就指令被執(zhí)行。（3）在指令執(zhí)行后，MATLAB指令窗中將顯示以下結(jié)果。ans = 2 23)47(21223)47(21223)47(212.9常用命令常用命令矩陣相關(guān)矩陣相關(guān)輸入矩陣方法：用鍵盤上方括號(hào)“ ”代替矩陣?yán)ㄌ?hào)。矩陣數(shù)據(jù)在方括號(hào)內(nèi)按行輸入，同一行相鄰元素用空格（或逗號(hào)）隔開，相鄰兩行用分號(hào)“；”隔開。 例如： A=1 2 3 4;5,6,7,8;9 10 11 12 %輸出3行4列的矩陣AA = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B = 1 2 3; 2 3 4; 3 4 5 B = 1 2 32 3 43 4 523

5、)47(21223)47(212.10常用命令常用命令符號(hào)矩陣的生成符號(hào)矩陣的生成1用命令sym定義矩陣(定義矩陣為字符串)：matrix = sym(a b c; Jack, Help Me!, NO WAY!, )matrix =a b cJack Help Me! NO WAY!2用命令syms定義矩陣先定義矩陣中的每一個(gè)元素為一個(gè)符號(hào)變量, 而后像普通矩陣一樣輸入矩陣數(shù)據(jù)。 syms a b c d %輸出符號(hào)矩陣A A=a b;c dA = a, b c, d23)47(21223)47(212.11常用命令常用命令訪問(wèn)矩陣和向量訪問(wèn)矩陣和向量 clear x=3 7 4 5 %輸出

6、4維行向量xx = 3 7 4 5x(3)X=4 x(3) = 2 %更改第三個(gè)元素x = 3 7 2 5注：x(i)表示向量x的第i個(gè)分量。.12常用命令常用命令訪問(wèn)矩陣和向量訪問(wèn)矩陣和向量A=sym(1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12) A(1,2)=2等差變量 z = 7:16 z = 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16若不希望公差為1，則可將所需公差直接至于4與13之間，例如： w = 7:3:16 %公差為3的等差數(shù)列 w = 7 10 13 16指令格式指令功能指令格式指令功能x(i)向量x的第i各分量A(i)矩陣A作為一維數(shù)組的第i各元素A(i

7、,j)矩陣A的(i,j)元A(:)矩陣A以一維數(shù)組的形式輸出A(i,:)矩陣A的第i行A(i:j,:)矩陣A的第i行到第j行元素組成的子矩陣A(:,j)矩陣A的第j列.13常用命令常用命令運(yùn)算運(yùn)算矩陣的轉(zhuǎn)置：A矩陣的行列式： det(A)注意：注意：在方陣的前提下，才可以作行列式運(yùn)算。.14復(fù)數(shù)運(yùn)算復(fù)數(shù)運(yùn)算z1= 3 + 4i z1 = 3.0000 + 4.0000i z2 = 1 + 2 * i%運(yùn)算符構(gòu)成運(yùn)算符構(gòu)成的直角坐標(biāo)表示法的直角坐標(biāo)表示法z3=2*exp(i*pi/6)%運(yùn)算符構(gòu)成運(yùn)算符構(gòu)成的極坐標(biāo)表示法的極坐標(biāo)表示法z=z1*z2/z3 z2 = 1.0000 + 2.0000

8、iz3 = 1.7321 + 1.0000iz = 0.3349 + 5.5801i .15復(fù)數(shù)運(yùn)算復(fù)數(shù)運(yùn)算cont.復(fù)數(shù)矩陣Z的實(shí)部、虛部、模和相角Z_real=real(Z)Z_imag=imag(Z)Z_magnitude=abs(Z)Z_phase=angle(Z)*180/pi.16畫圖畫圖主要函數(shù)plot(x,y) x=-pi:0.05:pi; plot(x,sin(x).*cos(x)plot(x,sin(x).*cos(x),r) %紅色線條 plot(x,sin(x).*cos(x),-r*)% *符號(hào)畫的紅色虛線條Hold on;%保持當(dāng)前圖形不變Grid;%畫出網(wǎng)格畫子圖

9、：subplot(2,1,1); subplot(2,1,2);.17圖形控制圖形控制.18小例子小例子t=0:pi/50:4*pi;%定義自變量取值定義自變量取值數(shù)組數(shù)組y0=exp(-t/3);%計(jì)算與自變量相應(yīng)的計(jì)算與自變量相應(yīng)的y0數(shù)組數(shù)組y=exp(-t/3).*sin(3*t); %計(jì)算與自變量相計(jì)算與自變量相應(yīng)的應(yīng)的y數(shù)組數(shù)組plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b)%用不同用不同顏色、線型繪制曲線顏色、線型繪制曲線grid%在在“坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙”畫畫小方格小方格 02468101214-1-0.8-0.6-0.4-9本課程中的

10、一般應(yīng)用本課程中的一般應(yīng)用求高次方程求方程組求微分方程畫圖.20求高次方程求高次方程例如解方程x4+32*x3-208*x2-1436*x+12286=0的根；sym2poly（）；獲得多項(xiàng)式的系數(shù)roots（sym2poly（）求解該系數(shù)下的多項(xiàng)式的根； 也可以直接用solve（y）來(lái)求解； syms x; y=x4+32*x3-208*x2-1436*x+12286; p=sym2poly(y) p = 1 32 -208 -1436 12286 roots(p) root=solve(y) ans=vpa(abs(solve(y),3)% 求絕對(duì)值同時(shí)保留三位小數(shù).21求方程組求方程組C

11、ramer法則法則.22求方程組求方程組MATLAB矩陣除法矩陣除法求解上面的方程A=2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 1 -1 -2;1 4 -7 6;x=x1;x2;x3;x4b=8;9;-5;0X=Ab如果A是一個(gè)方陣，那么是一個(gè)方陣，那么X = A B是矩陣方是矩陣方程程A X=B的解的解參考矩陣除法參考矩陣除法.23求微分方程求微分方程龍格龍格-庫(kù)塔方法庫(kù)塔方法 t,x = ode23 (xprime, tstart, tfinal xo, tol,trace)或者 t,x = ode45 (xprime, tstart, tfinal xo, tol, trace)參數(shù)依次

12、為：表達(dá)式，邊界，初始條件.24求微分方程求微分方程龍格龍格-庫(kù)塔方法庫(kù)塔方法.25畫圖畫圖subplot(3, 1, 1); plot(t, PH(1:num),-r)%plot title(ph of the key capacitor circuit) subplot(3, 1, 2); plot(t, Vi(1:num),-r)%plot title(Vin of the key capacitor circuit) subplot(3, 1, 3); plot(t, Vo(1:num),-r)%plot title(Vout of the key capacitor circuit)

13、 xlabel(Time, ms), ylabel(Output voltage) .26畫圖畫圖cont.0123456700.51ph of the key capacitor circuit01234567-10010Vin of the key capacitor circuit01234567-10010Vout of the key capacitor circuitTime, msOutput voltage.27書中例題書中例題1. 【第二章第二章 2-4例例2.4.1】代碼：代碼： clear; R1=100; R2=1310; R3=2000; u=4e-5; Is=0.0

14、0005; alpha=80; A=1/R1+1/R2 -1/R2 0 0 0; -1/R2 1/R2 0 1 0; 0 0 1/R3 0 alpha; 0 1 -u 0 0; 1/R2 -1/R2 0 0 -1; ; X=AIs; 0; 0; 0; 0 .28書中例題書中例題2. 【第二章 2-4 例2.4.2】代碼： clear; R1=2; R2=5; R3=4; R4=4; rm=4; gm=2; vs=60; .29for n=1:1:100 R4=n; A=1/R1 -1/R1 0 0 -1 0 0; -1/R1 1/R1+1/R2+1/R3 -1/R3 -1/R2 0 0 0; gm -1/R3-gm 1/R3+1/R4 0 0 0 0; 0 -1/R2 0 1/R2 0 1 0; 1 0 0 0 0 0 0; 0 1/R3 -1/R3 0 0 0 -1; 0 0 0 1 0 0 -rm; X=A0; 0; 0; 0; vs; 0; 0; P(n)=X(3)*X(3)/R4; R(n)=R4; Gain(n)=X(3)/vs; end subplot(2, 1, 1); plot(R, P,-b); title(Power and Rload); xlabel(R, Ohm), ylabel(Power